淺析機械能在高中物理學(xué)習(xí)中的適用范圍

摘 要：作為高中階段物理學(xué)習(xí)的內(nèi)容之一，機械能在整個高中階段都是非常重要的。可以說，機械能會貫穿整個高中物理的學(xué)習(xí)階段，作為一種功和能的概念，機械能的出現(xiàn)以及應(yīng)用具有非常實際的作用。作為高中生，在整個高中階段都要學(xué)習(xí)到機械能，同時我們通過觀察平常的物理考試也可以看出，機械能部分在其中占據(jù)較大的分?jǐn)?shù)。因此，作為學(xué)生的我們要對機械能的應(yīng)用以及解答方式展開細(xì)致的分析以及總結(jié)，這樣能夠很好地幫助我們學(xué)習(xí)高中階段的物理課程。接下來，文章就根據(jù)平常的學(xué)習(xí)經(jīng)驗來分析機械能在高中物理學(xué)習(xí)中的適用范圍，希望能夠幫助到對機械能知識有所困惑的同學(xué)們。

關(guān)鍵詞：機械能；高中物理學(xué)習(xí)；適用范圍

一、 動能定理

一直以來，高中物理中考試的熱點就包括動能定理。動能定理中，對于機械能的適用范圍是比較重要的。要了解機械能在動能定理的適用范圍，首先要對動能定理的內(nèi)容有所了解，動能定理就是指外力對物體所做功的代數(shù)和等于物體動能的增量，首先需要弄明白這一概念才能解決實際的問題。動能定理的表達(dá)式為：W總=12mv22-12mv21

掌握好這個公式，才能正確地分析機械能的相關(guān)問題。當(dāng)利用動能定理來具體的解決機械能的相關(guān)問題時，要充分地考慮物體在整個運動過程中做出的總功，通過計算獲得初動能和末動能，對于整個運動過程中的狀態(tài)變化則不需要考慮。因為動能定理主要是進行物體做功過程具體的受力情況的研究，因此在進行分析的工作過程中要對單個物體展開受力分析。通常情況下，在討論因為受力引起物體發(fā)生位移而又不需要考慮加速度的這類題型時，可以利用動能定理來進行題目的解答，不需要運用牛頓第二定律了，更加方便的解答問題。舉例說明，一物體m質(zhì)量為10kg，物體在受到平行于斜面的恒定拉力F作用下，沿著斜面向上進行運動，考慮到斜面與物體間的動摩擦因數(shù)μ，μ=1。當(dāng)物體向斜面中點運動并且到達(dá)時，將力F去掉物體能夠剛好的停止在斜面頂端。由此可以設(shè)斜面傾角為θ=30°，取g=10m/s2，求拉力F。在進行這個題目的解答過程中，可以分析物體的受力情況：

物體的受力情況由上圖所示，其中重力為mg，拉力F，斜面的支持力為N，同時受到摩擦力f=μmgcosθ。由于物體在斜面的上半段將支持力

F去掉了，其他的受力情況沒有發(fā)生變化，因此可設(shè)斜面的長度為s，根據(jù)動能定理可以設(shè)置等量關(guān)系，具體的等量關(guān)系式如下所示：

F·s2-μmgscosθ-mgssin30°=0，這樣可以解得F=117.3N。

二、 機械能守恒

在高中階段的物理學(xué)習(xí)過程中，機械能守恒定律也是應(yīng)用機械能的基礎(chǔ)。當(dāng)前在解答與做功、耗能等相關(guān)聯(lián)的物理題目時，首先就需要進行機械能是否守恒的問題判斷。機械能守恒主要就是指物體只受到了重力或者是彈力的作用下才能夠做功，在這個做功的過程中物體的動能與勢能發(fā)生了相互間的轉(zhuǎn)化，但是機械能的總量沒有發(fā)生變化，這就可以認(rèn)為機械能是守恒的。在概念中提到機械能守恒的條件，這一條件就是物體只受到了重力或者彈力的作用，只有這兩種力做功，其他的力則不做功。物體受到了其他的力，但是其他的力沒有做功。舉例說明，一個小球被系在了一根繩子上面，將這跟繩子的另一端在天花板上固定住，接下來就將小球從固定的高度由靜止開始釋放小球，小球在運動的過程中，會受到了重力，還有就是繩子對它的拉力。在這一個運動過程中，小球的機械能是守恒的，守恒的原因是小球受到了繩子的拉力，拉力的方向與其運動的方向是垂直的，所以拉力沒有對小球做功。

三、 其他應(yīng)用

在高中階段的物理學(xué)習(xí)過程中，機械能具有非常廣泛的適用范圍，除了前文提到的動能定理以及機械能守恒問題外，還有其他方面的應(yīng)用。機械能在高中物理學(xué)習(xí)的適用范圍還包括功率、功能關(guān)系、機動車的啟動方式以及驗證機械能守恒定律等等，這些問題都是我們高中生在進行高中物理學(xué)習(xí)需要了解的知識點。作為高中生的我們，在進行高中物理知識的學(xué)習(xí)過程中，要仔細(xì)學(xué)習(xí)機械能的知識，對關(guān)于機械能的各種概念進行深入的理解，通過熟記公式來對習(xí)題進行準(zhǔn)確地解答。在進行物理學(xué)習(xí)的過程中，對于機械能部分的考試題，要根據(jù)題目的具體實際情況，選擇合適的運算公式以及機械能定律，將不同的機械能區(qū)別開來，做到靈活的使用。通過開發(fā)我們的思維，對高中物理學(xué)習(xí)中的機械能運用形式進行全面的掌握。

四、 結(jié)語

通過上文的分析我們能夠了解到，高中物理學(xué)習(xí)中的機械能是具有非常廣泛的適用范圍的，因此作為學(xué)生的我們要在學(xué)習(xí)機械能和運用機械能的過程中，根據(jù)具體情況選擇不同的機械能概念，做到具體問題具體分析，在學(xué)習(xí)的過程中積極地與同學(xué)們溝通和交流，有效增強自己對相關(guān)知識的掌握程度，全面提升自身的學(xué)習(xí)質(zhì)量。

參考文獻：

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[2]彭嘉駿.機械能中的幾個常見問題[J].智庫時代，2016（7）：167+170.

作者簡介：田濟銘，河北省保定市，保定市第三中學(xué)1606。